Корректировка и оценка точности существующей разбивочной основы высотного комплекса «Антарес»

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького»

Физический  факультет

Кафедра астрономии и геодезии

Корректировка и оценка точности существующей разбивочной основы высотного комплекса «Антарес», по адресу г. Екатеринбург ул. Шейнкмана 121.

Екатеринбург

2011

Оглавление

Оглавление 2

Введение 3

1 Высотное строительство 4

1.1 Высотное строительство 4

1.2 Высотное строительство в России 4

1.3 Задачи высотного строительства 6

2 Геодезическое обеспечение высотного строительства 9

2.1 Направления инженерно-геодезических работ на высотных объектах 9

2.2 Ошибки при вертикальном проектировании 10

2.3 Создание разбивочной основы для вертикального проектирования 13

2.4 Метод полярных координат 14

2.5 Метод обратной угловой засечки 16

3 Создание разбивочной основы для выноса точек по методу обратной угловой засечки ………. 19

4 Программное обеспечение применяемое в геодезическом обеспечении высотного строительства 21

4.1 Общие сведения о системе AutoCAD 23

4.2 Общие сведения о MapSuite Plus 24

5 Приборы применяемы для геодезического обеспечения высотного строительства 28

5.1 Тахеометр Sokkia SET 530R 28

5.2 PZL …… 29

6 Практическая часть 31

6.1 Характеристика объекта 31

6.2 Анализ старой разбивочной основы. 32

6.3 Перенос внутренней разбивочной сети на горизонт седьмого этажа 35

6.4 Рекомендации по работе с новой разбивочной сетью. 39

Заключение 40

Список используемых источников 41

Приложение А Общие данные прибора PZL 42

Приложение Б Технические характеристики прибора Sokkia SET 530R 43

Приложение В Расположение разбивочной основы на первом этаже 44

Приложение Г Строительство методом двух захваток 45

Введение

Высотное строительство ‒ закономерная и безальтернативная тенденция развития современного мегаполиса. Возрастающий спрос на офисные и жилые пощади, сверхвысокая плотность городской застройки и ряд других причин на долгие годы определили направление развития строительства ‒ высотные многофункциональные комплексы. Геодезические работы при строительстве высотных зданий должны выполняться в объеме и с точностью, которая обеспечивала бы при их размещении и возведении соответствие геометрических параметров проектной документации, требованиям строительных норм, правил и государственных стандартов.

Предметом моей курсовой работы будет являться следующая проблема. В настоящее время при создании разбивочной основы для 2-ого здания жилого комплекса «Антарес» серьезно встает вопрос о неудобстве использования  метода обратной угловой засечки. В случае этого метода, для разбивки на каждом новом этаже использовались закрепленные метки на соседних домах. В связи с тем, что с каждым новым этажом здание становится все выше (общая планируемая этажность жилого комплекса «Антарес» - 25 этажей ), реперы становится все хуже видно. Таким образом к 16-18 этажу есть вероятность того что разбивку на этаже будет невозможно сделать. Альтернативным методом разбивки является способ вертикального проектирования. Изначально при заливки фундамента данного комплекса на первом этаже здания были заложены специальные металлические пластины, как раз для того что бы разбивку проводить по методу вертикального проектирования. До четвертого этажа разбивку совершали как раз и по данному способу, но после этого сменилась строительная компания и так как строительство прекращаться было нельзя стали использовать способ обратной угловой засечки, пока его можно было применять. В связи с тем, что в настоящее время снова появился PZL прибор, то встал вопрос об очередном переходе с метода обратной угловой засечки к методу вертикального проектирования. Таким образом цель моей курсовой работы -  это корректировка и оценка точности существующей разбивочной основы высотного комплекса «Антарес», по адресу г. Екатеринбург ул. Шейнкмана 121.

В рамках поставленной цели предлагается решить следующие задачи:

• дать характеристику объекта, рассмотреть его конструктивные особенности и ознакомиться с его месторасположением;
• перенос внутренней разбивочной сети на горизонт седьмого этажа;
• разработать рекомендации для работы с новой разбивочной сетью.

1. Высотное  строительство

1. Высотное строительство

Высотное здание - здание, высота которого больше регламентированной СНиП для жилых многоквартирных, а также многоэтажных общественных и многофункциональных зданий и  проектирование, которого в соответствии с требованиями Градостроительного кодекса, СНиП и других нормативных  документов осуществляется на основе Специальных технических условий  на проектирование.

Здания высотой, как правило, более 25 этажей называется высотным.

Высотный комплекс - группа зданий, в числе которых есть высотное здание (или несколько высотных зданий), объединенных между собой общим архитектурно-планировочным и архитектурно-художественным решением [1].

2. Высотное  строительство в России

Каждый высотный комплекс ‒ это своеобразное учебное пособие для проектировщиков и строителей: как надо или не надо строить. Реализованные в объекте конструктивные, технические или инженерные решения становятся предметом пристального внимания, восхищения или критики тех, кто участвует в практике высотного строительства. 

Решение ряда задач, поставленных практикой возведения высотных зданий, требует объединения усилий многих специалистов строительной отрасли. Необходима совместная работа научно-исследовательских, учебных, проектных, строительных организаций  по выработке научно-технической  базы высотного строительства, методов  расчета и конструирования, новых  современных технологий, концепции  использования современных строительных материалов. Профессор Теличенко выразил уверенность, что организуемый совместно с группой КНАУФ симпозиум позволит специалистам, работающим в различных направлениях строительной отрасли, но так или иначе связанных с высотным строительством, обменяться теоретическими разработками и практическим опытом по широкому кругу вопросов.

Проектирование высотных зданий предоставляет возможность  инженерам решать сложные, но очень  интересные новые задачи. Основные проблемы, которые сегодня приходится решать проектировщикам в области  высотного строительства, это определение  ветровых воздействий — в России нет специального оборудования для  «продувания» макетов зданий, возникают  трудности с обеспечением строительства  сверхпрочными, пластичными бетонами. Также важно, чтобы у нас, помимо бетона, появились пластичные стали - их производство только начинает осваивать  наша промышленность. Другими важнейшими проблемами являются инженерное оборудование высотных сооружений, а также их правильное архитектурное планирование, в котором должны учитываться и психологические аспекты, связанные с пребыванием человека на высоте. Академик Травуш обратил внимание на то, что помимо положительных моментов существует и ряд отрицательных сторон. Не случайно в ряде стран мира введены ограничения на строительство высотных зданий.

Если оценивать стоимость  инвестиций в реализацию всего намеченного  объема высотного строительства  в Москве только на ближайшую перспективу, то речь должна идти о десятках миллиардов долларов. В связи с отсутствием  нормативной базы Правительство  Москвы поручило строительному комплексу  разработать Московские городские  строительные нормы многофункциональных  высотных зданий и комплексов (МГСН). Головной организацией по разработке этих норм был назначен ЦНИИЭП жилища. Всего же в разработке нормативов приняло участие около 20 организаций. В настоящее время идет работа по гармонизации МГСН с европейскими нормами. Серьезную помощь в этом оказывает группа КНАУФ.

В нормы, помимо основного  текста, включен значительный объем  обязательных, рекомендуемых и справочных приложений, необходимых для всестороннего  охвата специфики высотных зданий. Структура работы включает такие разделы, как область применения, нормативные ссылки, основные приложения, требования к участку и благоустройству, объемно-планировочным решениям, конструкциям, инженерным коммуникациям, в том числе лифтам, энергосбережению, противопожарным, санитарно-гигиеническим мероприятиям. Кроме того, в нормы впервые был включен раздел по комплексному обеспечению безопасности. Требования по безопасности включены также в другие разделы и нормы. Проблема безопасности является концептуальной при разработке МГСН. Высотные здания отнесены к I повышенному уровню ответственности, при этом значения коэффициентов надежности по ответственности в зависимости от высоты здания назначаются в диапазоне от 1,0 до 1,2.

Нормы распространяются на отдельно стоящие или находящиеся внутри многофункциональных комплексов здания высотой от 76 до 400 м.

Примерно треть от основного  текста составляет раздел, описывающий  требования противопожарной безопасности высотных зданий. Это вызвано тем, что в процессе разработки норм произошло  несколько крупных пожаров в  высотных зданиях. Кроме того, отсутствие опыта заставило наших пожарных в ряде случаев перестраховываться.

Профессор Гранник обратил особое внимание на некоторые особенно важные положения, заложенные в новых нормах. Во-первых, впервые в высотных зданиях должны проектироваться помещения для размещения технического оборудования правоохранительных органов, государственной противопожарной службы.

Чрезвычайно важно и положение  о том, что применение новых технических  решений, конструкций, оборудования и  материалов допускается только при  наличии технических свидетельств или других документов, разрешающих  их использование в здании высотой  более 75 м. В частности, московский ИГАСН  сегодня очень требовательно  относится к применению в высотном строительстве фасадных систем, так  как уже есть случаи обрушения  части фасадов в результате нарушения  технологии и качества работ.

Разные функциональные объемно-планировочные  элементы высотного здания и комплекса  должны иметь обособленные от жилой  части входы для посетителей, подъезды и площадки для парковки автомашин. Подземные стоянки под  высотным зданием могут использоваться только его жильцами или арендаторами. Расстояние от здания высотой до 100 м до ближайшего пожарного депо должно быть не более 2 км, а при высоте более 100 м — не более 1 км.

Когда мы имеем дело с высотными  зданиями, существенное влияние на выбор того или иного архитектурного решения оказывают ветровые нагрузки. Например, при продувании в аэродинамической трубе макета одного здания, в середине которого архитектором был запроектирован большой проем, внутри этого здания возникали такие аэродинамические эффекты, в том числе звуковые, что пришлось перерабатывать архитектурное решение [1].

3. Задачи  высотного строительства

В то время как высотное строительство  в Москве и ряде других крупных  городов России и СНГ набирает темпы, продолжаются ожесточенные дискуссии  специалистов в области градостроительства на тему, нужны ли нам небоскребы? А если все-таки нужны, то, каково их место в городской среде, и  каково должно быть их функциональное назначение? Зарубежный опыт высотного  строительства может быть весьма поучителен как для Москвы, так  и для других крупных городов  России.

Первопроходцем высотного строительства стали Соединенные Штаты Америки. В первой трети XX века экономическая структура американского общества потребовала больших объемов офисного строительства, а требования к высокой концентрации и плотности застройки привели к росту этажности. В результате сложилась американская система даунтаунов — высотных комплексов преимущественно однофункционального офисного типа, контрастирующих с окружающей малоэтажной застройкой. Концентрация высотных зданий на одной или ограниченном числе площадок и их преимущественная монофункциональность с вкраплением единичных высотных отелей и многофункциональных зданий сохранялась в течение многих десятилетий. В результате возникли перекосы в развитии городской инфраструктуры, проблемы с организацией транспортных потоков. В вечернее время и уик-энд центры городов, застроенные высотными офисами, вымирали.

В Европе, которая вступила на путь высотного строительства  на полвека позже США, к его  организации подошли более продуманно. В 1950-1970-х годах велся напряженный  творческий поиск пути, прошли апробацию  точечная, линейная и компактная системы  размещения таких объектов. Первый опыт точечного размещения - башня  «Веласка» в Милане и Мэн-Монпарнас в Париже - оказался неудачным: высотки надолго исказили силуэт центральных районов этих древних городов, не разрешив проблему повышения плотности застройки. В дальнейшем подход к застройке центров европейских городов изменяется. Высотные здания офисов и гостиниц соседствуют с жилыми домами средней или повышенной этажности и малоэтажной инфраструктурой. Подобный подход позволил сделать жизнь районов с высотной застройкой многообразной в разное время суток и избавить объемно-планировочные решения от компромиссов, продиктованных многофункциональностью здания.

Вторая особенность европейского высотного строительства состоит  в размещении современных высотных зданий вне городских исторических зон либо на территориях устаревших промышленных районов, либо в зонах, подвергшихся радикальному разрушению во время Второй мировой войны.

В странах Азии высотное строительство  получило интенсивное развитие в  последние десятилетия XX века. В  большинстве случаев имеет место  формирование однофункциональных высотных деловых центров.

Для московской практики высотного строительства из проанализированных примеров представляется наиболее ценным опыт градостроителей европейских столиц и, в первую очередь:

• последовательная концентрация сил на ограниченном числе участков (Дефанс в Париже и Докленд в Лондоне);
• подчинение проекта принципам интегрированной урбанизации с комплексностью застройки и размещением транспортных сетей в нескольких уровнях;
• обеспечение комплексности застройки не за счет строительства многофункциональных зданий, а за счет сочетания объектов различного функционального назначения, объемно-планировочное решение которых наиболее гармонично отвечает их функции;
• сочетание в застройке жилых зданий и зданий различного назначения, способствующее созданию обширного круга рабочих мест для большей части населения комплекса.

Международная практика позволяет считать нецелесообразной московскую программу освоения 60, а в будущем и 200 строительных площадок с возведением на них 1 -3 высотных жилых (много функциональных) объектов. Более перспективна, по ее мнению, концентрация застройки на немногочисленных участках срединно-окраинной зоны столицы с наиболее надежными грунтами. При этом такие комплексы должны получить существенное социальное и композиционное осмысление, служить художественно-пространственными центрами организации безликой массовой жилой застройки «спальных районов». В социальном плане задача таких центров сделать жизнь этих городских зон полноценной, создать максимум рабочих мест, избавив большую часть населения от ежедневной миграции к рабочим местам, а городские коммуникации - от перегрузки и транспортных пробок [1].

2. Геодезическое обеспечение высотного строительства

Конструкции высотных зданий непрерывно совершенствуются и становятся все более разнообразными. Не менее  специфичны и отдельные конструкции  и элементы высотных зданий, на решении  которых от фундамента до крыши сказываются  требования комплексной безопасности. Разнообразие строительных конструкций, безусловно, диктует разработку современных подходов к геодезическому обеспечению строительства высотных сооружений.

Геодезические работы при  строительстве высотных зданий должны выполняться в объеме и с точностью, которая обеспечивала бы при их размещении и возведении соответствие геометрических параметров проектной документации, требованиям строительных норм, правил и государственных стандартов.

Высотные и уникальные (более 75 м) здания и сооружения относятся  к особой категории объектов мониторинга  — аварийное состояние таких  объектов при определённых условиях может стать причиной непредсказуемых катастрофических последствий. Возведение высоток на территориях существующей застройки, природные и техногенные нагрузки, воздействие ветра, изменения состояния грунтов и оснований, ошибки при проектировании и строительстве, — всё это факторы для возникновения различного рода деформаций. Мероприятия по мониторингу деформационных процессов являются важнейшей составляющей комплексной системы безопасности, реализуемой при проектировании, строительстве и эксплуатации высотных и уникальных зданий и сооружений. Современные подходы к вопросам безопасности высотных и уникальных зданий и сооружений требуют подготовки методики геодезического контроля уже на стадии проектирования, с последующей её реализацией при строительстве и эксплуатации объектов. Геодезический контроль актуален также при капитальном ремонте зданий и сооружений, проведении работ по усилению фундаментов и т. п. Методика мониторинга должна быть создана на основе исследований состояния инженерно-геологических особенностей подземного пространства, с учётом возможных геологических, технологических и технических причин зарождения деформаций [2].

1. Направления инженерно-геодезических работ на высотных объектах

Для выполнения инженерно-геодезических  работ создаётся каркасная сеть, пункты которой определены с использованием спутниковых приёмников и привязаны  к пунктам городской полигонометрии.

Определение положения основных осей здания или сооружения на каждом контрольном этаже могут быть выполнены методом спутниковых  наблюдений по программе «Статика». На первом этаже здания, где применение спутниковых приёмников затруднено или невозможно, работы могут вестись  методами полигонометрии и полярных засечек. Эти же методы могут быть востребованы и для определения  координат элементов строительных конструкций.

Основные направления  инженерно-геодезических работ на высотных объектах:

• сопровождение строительства проверка выноса основных осей здания или сооружения, передачи высот и получения отметок перекрытий;
• исполнительная съёмка планового положения монтажа стен;
• исполнительная высотная съёмка перекрытий;
• определение осадок фундаментов.

Полученные координаты положения  строительных осей первого этажа  могут быть приняты за истинные, а на контрольных этажах определены их отклонения. Высотная съёмка перекрытий контрольных этажей выполняется  техническим нивелированием. Её результатом  являются исполнительные схемы:

• высотной съёмки пола и потолка;
• высотной съёмки отклонений пола и потолка от проектных значений;
• высотной съёмки отклонений пола и потолка от их средних отклонений от проектных значений.

Контроль за осадками фундаментов предполагает закладку исходных реперов и осадочных марок и проведение нескольких циклов инженерно-геодезических работ, в том числе:

• нивелирования IV класса для передачи Балтийской системы высот;
• нивелирования I класса для связи и определения стабильности исходных реперов;
• нивелирования II класса между исходными реперами и осадочными марками для определения их осадок [1].

2. Ошибки  при вертикальном проектировании

При возведении надземной части многофункционального высотного здания возникает необходимость  переноса точек внутренней разбивочной  сети на монтажные горизонты. Перенос точек целесообразно производить с помощью приборов вертикального проектирования шаговым методом через 5 этажей. Точность вертикального проектирования зависит от ошибок зенит-прибора и принятого способа проектирования.

Общая ошибка шагового способа проектирования σ_пр определяется из формулы 1:

,                                                                      (1)

где σ_виз – ошибка визирования; σ_ц – ошибка центрирования прибора; σ_ф – ошибка фиксации переносимой точки на палетке; σ_Н – ошибка прибора типа PZL; n – число поярусных перестановок прибора [3].

Ошибка  визирования может быть подсчитана по формуле 2:

,                                                                                              (2)

где Г^х – увеличение визирной трубы. В работе выполнен расчет средних квадратических ошибок проектирования для разных высот, при этом приняты следующие значения: Г^х =30, σ_ц=σ_ф = 0,5 мм, высота одного этажа – 3 м , таблица 2.2.1.

Таблица 2.2.1 — Расчет средних квадратических ошибок проектирования для разных высот

Отметки на монтажный горизонт могут передаваться двумя путями: методом геометрического нивелирования, а также путем фиксации отметки на строительных конструкциях исходного горизонта и вертикального линейного промера по строительным конструкциям до репера или откраски на монтажном горизонте. Ввиду значительной высоты здания отметку целесообразно передавать шаговым методом через 30 м (10 этажей) высоты здания. Результаты расчета ошибок передачи отметки на монтажные горизонты по отношению к исходному представлены в таблице 2.2.2 [3].

Полученные  результаты подтверждают рекомендации по выбору соответствующих приборов и позволяют определить требования к точности и условия обеспечения точности геодезических измерений таблица 2.2.3.

Таблица 2.2.2 — Результаты расчета ошибок передачи отметки на монтажные горизонты по отношению к исходному

Таблица 2.2.3 — Требования к точности геодезических измерений

Важным этапом при возведении высотных зданий является производство исполнительных съемок конструктивных элементов. В процессе возведения здания необходимо производить геодезический контроль точности его геометрических параметров, который является составной частью производственного контроля качества строительства. Точность контрольных измерений должна составлять 0,2 величины отклонений, допускаемых нормативными или проектными документами [3].

В данной главе  уделено особое внимание организации  мониторинга высотных зданий и сооружений, основанного на использовании технологии GPS-измерений. Этот метод предполагает дискретное разбиение файлов непрерывных  спутниковых наблюдений, полученных GPS-приемниками, с определённым интервалом. В результате получаются пространственные координаты реперов, расположенных  на крыше здания, на каждую тридцатиминутную эпоху в пределах интервала непрерывных  измерений. В качестве примера таких  наблюдений в работе приведены результаты, полученные компанией «Навгеоком», с использованием измерительно-вычислительного комплекса Trimble. Исследования позволяют заключить, что измерительно-вычислительный комплекс может стать эффективным и недорогим средством проведения геодезических работ при мониторинге высотных зданий и сооружений. Высокоточные наблюдения за деформациями зданий и сооружений целесообразно дополнить специальными средствами измерений, в разработках которых автор диссертации принимал непосредственное участие [3].

Анализ  методов геодезического обеспечения, выполненный в данной главе, определяет необходимость разработки новых унифицированных методов производства геодезических работ, основанных на использовании современных технических средств, которые обеспечивали бы необходимую точность при всем многообразии конструктивных систем и технологических схем, присущих высотному строительству.

3. Создание  разбивочной основы для вертикального  проектирования

На стадии подготовки площадки к строительству должна быть создана  геодезическая разбивочная основа, служащая для планового и высотного  обоснования при выносе проекта  подлежащих возведению зданий и сооружений на местность, а также (в последующем) для геодезического обеспечения на всех стадиях строительства и после его завершения.

Геодезическую разбивочную  основу для определения положения  объектов строительства в плане  создают преимущественно в виде: строительной сетки, продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности  основных зданий и сооружений и их габаритов, для строительства предприятий  и групп зданий и сооружений; красных  линий (или других линий регулирования  застройки), продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности  и габариты здания, для строительства  отдельных зданий в городах и  поселках[4].